Synthesis and in vivo nematocidal evaluation of novel 3-(trifluoromethyl)-1H-pyrazole-4-carboxamide derivatives

Abstract

Pyrazole carboxamide derivatives represent an important class of fungicides in agrochemicals. To find more novel structural pyrazole carboxamides, a novel series of 3-(trifluoromethyl)-1H-pyrazole-4-carboxamide compounds were prepared from ethyl 4,4,4-trifluoroacetoacetate and triethyl orthoformate as starting materials. All the products were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, ¹H nuclear magnetic resonance (NMR), ¹³C NMR, ¹⁹F NMR and mass spectrography. The bioassay results showed these fluorine-containing pyrazole carboxamides have a weak fungicidal activity but some of them exhibit a good nematocidal activity against M. incognita.

Graphical abstract

Keywords

fluorinated pyrazole carboxamide / synthesis / nematocidal activity / structure and activity relationship

References

[1] Khatri H R, Nguyen H, Dunaway J K, Zhu J. Fluoroalcohol-mediated reductive iodonio-Claisen rearrangement: Synthesis of complex ortho-substituted-allyl iodoarenes. Frontiers of Chemical Science and Engineering, 2015, 9(3): 359–368, 368

[2] Liu X H, Zhai Z W, Xu X Y, Yang M Y, Sun Z H, Weng J Q, Tan C X, Chen J. Facile and efficient synthesis and herbicidal activity determination of novel 1,2,4-triazolo[4,3-a]pyridin-3(2H)-one derivatives via microwave irradiation. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 2015, 25(23): 5524–5528

[3] Emmadi N R, Bingi C, Kotapalli S S, Ummanni R, Nanubolu J B, Atmakur K. Synthesis and evaluation of novel fluorinated pyrazolo-1,2,3-triazole hybrids as antimycobacterial agents. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 2015, 25(15): 2918–2922

[4] Giornal F, Landelle G, Lui N, Vors J P, Pazenok S, Leroux F R. A new synthesis and process development of bis(fluoroalkyl)pyrazoles as novel agrophores. Organic Process Research & Development, 2014, 18(8): 1002–1009

[5] Jeschke P.The unique role of halogen substituents in the design of modern agrochemicals. Pest Management Science, 2010, 66(1): 10–27

[6] Francke R, Reingruber R, Schollmeyer D, Waldvogel S R. Highly fluorinated 2,2 '-biphenols and related compounds: Relationship between substitution pattern and herbicidal activity. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2013, 61(20): 4709–4714

[7] Prakash G K S, Vaghoo H, Venkat A, Panja C, Chacko S, Mathew T, Olah G A. Gallium (III) triflate-catalyzed synthesis of heterocycles: Quinoxalines, 1,5-benzodiazepines and their fluorinated derivatives. Future Medicinal Chemistry, 2009, 1(5): 909–920

[8] Bonacorso H G, Cavinatto S, Moraes M C, Pittaluga E P, Peroza L R, Venturini T, Alves S H, Stefanello S T, Soares F A A, Martins M A P. Synthesis, structure elucidation, antioxidant and antimicrobial activity of novel 2-(5-trifluoromethyl-1H-pyrazol-1-yl)-5-(5-trihalomethyl-1H-pyrazol-1-yl-1carbonyl) pyridines. Journal of the Brazilian Chemical Society, 2015, 26: 2346–2361

[9] Holland J P, Jones M W, Cohrs S, Schibli R, Fischer E. Fluorinated quinazolinones as potential radiotracers for imaging kinesin spindle protein expression. Bioorganic & Medicinal Chemistry, 2013, 21(2): 496–507

[10] Mustafa G. Zia-ur-Rehman M, Khan IU, Ishtiaq S, Hussain S, Arshad M N, Asiri A M. Novel 4-[5-{4-[(2-benzylidenehydrazine)carbonyl]phenyl}-3-(trifluoromethyl)-1H-pyrazol-1-yl]benzenesulfonamides: Synthesis crystal structure anti-inflammatory and ulcerogenecity studies. Journal of Chemical Research, 2016, 3: 167–172

[11] Valdez-Calderón  A, Gonzalez-Montiel S, Martinez-Otero D, Martinez-Torres A, Vasquez-Perez J M, Molina-Vera C, Torres-Valencia J M, Alvarado-Rodriguez J G, Cruz-Borbolla J. Synthesis structural study and biological activity of new derivatives of chrysin containing a 2-mercaptopyridyl or 5-(trifluoromethyl)-2-mercaptopyridyl fragments. Journal of Molecular Structure, 2016, 1110: 196–207

[12] Emmadi N R, Bingi C, Kotapalli S S, Ummanni R, Nanubolu J B, Atmakur K. Synthesis and evaluation of novel fluorinated pyrazolo-123-triazole hybrids as antimycobacterial agents. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 2015, 25(15): 2918–2922

[13] Karad S C, Purohit V B, Raval D K, Kalaria P N, Avalani J R, Thakor P, Thakkar V R. Green synthesis and pharmacological screening of polyhydroquinoline derivatives bearing a fluorinated 5-aryloxypyrazole nucleus. RSC Advances, 2015, 5(21): 16000–16009

[14] Ma H J, Zhang J H, Xia X D, Kang J, Li J H. Design synthesis and herbicidal evaluation of novel 4-(1H-pyrazol-1-yl)pyrimidine derivatives. Pest Management Science, 2015, 71(8): 1189–1196

[15] Zhou S, Gu Y C, Liu M, Wu C C, Zhou S, Zhao Y, Jia Z H, Wang B L, Xiong L X, Yang N, Li Z. Insecticidal activities of chiral N-trifluoroacetyl sulfiliminesas potential ryanodine receptor modulators. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2014, 62(46): 11054–11061

[16] Zhu X L, Xiong L, Li H, Song X Y, Liu J J, Yang G F. Computational and experimental insight into the molecular mechanism of carboxamide inhibitors of succinate-ubquinone oxidoreductase. ChemMedChem, 2014, 9(7): 1512–1521

[17] Xiong L, Shen Y Q, Jiang L N, Zhu X L, Yang W C, Huang W, Yang G F. Succinate dehydrogenase: An ideal target for fungicide discovery. ACS Symposium Series, 2015, 1204: 175–194

[18] Xiong L, Zhu X L, Shen Y Q, Wishwa W K W M, Li K, Yang G F. Discovery of N-benzoxazol-5-yl-pyrazole-4-carboxamides as nanomolar SQR inhibitors. European Journal of Medicinal Chemistry, 2015, 95: 424–434

[19] Xiong L, Zhu X L, Gao H W, Fu Y, Hu S Q, Jiang L N, Yang W C, Yang G F. Discovery of potent succinate-ubiquinone oxidoreductase inhibitors via pharmacophore-linked fragment virtual screening approach. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2016, 64(24): 4830–4837

[20] Zhai Z W, Shi Y X, Yang M Y, Zhao W, Sun Z H, Weng J Q, Tan C X, Liu X H, Li B J, Zhang Y G. Microwave assisted synthesis and antifungal activity of some novel thioethers containing 124-triazolo[43-a]pyridine moiety. Letters in Drug Design & Discovery, 2016, 13(6): 521–525 

[21] Liu X H, Zhao W, Shen Z H, Xing J H, Xu T M, Peng W L. Synthesis, nematocidal activity and SAR study of novel difluoromethylpyrazole carboxamide derivatives containing flexible alkyl chain moieties. European Journal of Medicinal Chemistry, 2017, 125: 881–889

[22] Liu X H, Wang Q, Sun Z H, Wedge D E, Becnel J J, Estep A S, Tan C X, Weng J Q.Synthesis and insecticidal activity of novel pyrimidine derivatives containing urea pharmacophore against Aedes aegypti. Pest Management Science, 2016, 

[23] Bacha P, Boströma J, Brickmannb K, van Giezenc J J J, Hovlandb R, Peterssonb A U, Rayb A, Zetterberga F. A novel series of piperazinyl-pyridine ureas as antagonists of the purinergic P2Y12 receptor. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 2011, 21(10): 2877–2881

[24] Wu Z, Hu D, Kuang J, Cai H, Wu S, Xue W. Synthesis and antifungal activity of N-(substituted pyridinyl)-1-methyl(phenyl)-3-(trifluoromethyl)-1H-pyrazole-4-carboxamide derivatives. Molecules (Basel, Switzerland), 2012, 17(12): 14205–14218

[25] Chen Q, Liao D H, Zhang S G, Niu J F, Tang A P. Synthesis of 1-methyl-3-(trifluoromethyl)-1H-pyrazole-4-carbonyl chloride. Pesticide, 2012, 51: 569–572

[26] Zhao W, Shen Z H, Xu T M, Peng W L, Liu X H. Synthesis, nematocidal activity and docking study of novel chiral 1-(3-chloropyridin-2-yl)-3-(difluoromethyl)-1H-pyrazole-4-carboxamide derivatives. Journal of Heterocyclic Chemistry, 2016,

[27] Liu X H, Zhao W, Shen Z H, Xing J H, Yuan J, Yang G, Xu T M, Peng W L. Synthesis, nematocidal activity and docking study of novel chiral 1-(3-chloropyridin-2-yl)-3-(trifluoromethyl)-1H-pyrazole-4-carboxamide derivatives. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 2016, 26(15): 3626–3628

[28] Sun M, Yang H H, Tian L, Li J Q, Zhao W G. Design, synthesis, and fungicidal activities of imino diacid analogs of valine amide fungicides. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 2015, 25(24): 5729–5731

[29] Wang Z J, Gao Y, Hou Y L, Zhang C, Yu S J, Bian Q, Li Z M, Zhao W G. Design, synthesis, and fungicidal evaluation of a series of novel 5-methyl-1H-1,2,3-trizole-4-carboxyl amide and ester analogues. European Journal of Medicinal Chemistry, 2014, 86: 87–94

[30] Li J Q, Wang Z P, Gao Y, Zhao W G. Design, synthesis and effect of the introduction of a propargyloxy group on the fungicidal activities of 1-substituted phenoxypropan-2-amino valinamide carbamate derivatives. RSC Advances, 2016, 6(85): 82131–82137

[31] Wang Z P, Kou J J, Gao Y, Du X J, Li Y H, Zhao W G. Design, synthesis and antifungal activity of carboxylic acid amide fungicides: Part 2: Substituted 1-phenyl-2-phenoxyethylamino valinamide carbamates. RSC Advances, 2015, 5(92): 75121–75128

Acknowledgements

This work was supported financially by Zhejiang Provincial Science Foundation of China (No. LY16C140007) and Research Institute Special Program of Department of Science and Technology of Zhejiang Province (No. 2015F50030).

RIGHTS & PERMISSIONS

2016 Higher Education Press and Springer-Verlag Berlin Heidelberg